【PCB_115】PCB的安装孔 是否需要接地?

360影视 国产动漫 2025-05-31 00:50 2

摘要:非金属化孔:Non-Plated Through Hole,缩写为NPTH。仅仅在板子成品的后工序中,单纯钻一个孔而已,用作机械的定位而已。这个孔跟金属化孔一样,也可以有钻孔跟焊盘,只是孔内壁没有铜上下不导通的孔,所以叫做非金属化孔。

网上流传的某为规范:

定义:

非金属化孔:Non-Plated Through Hole,缩写为NPTH。仅仅在板子成品的后工序中,单纯钻一个孔而已,用作机械的定位而已。这个孔跟金属化孔一样,也可以有钻孔跟焊盘,只是孔内壁没有铜上下不导通的孔,所以叫做非金属化孔。

这种孔内壁上没有沉铜,在使用中没有任何电气连接。主要用于电子元件组装时的定位,也可用于拼版时接缝的连接。

用关于元器件定位的非金属化孔

用于拼版接缝处的非金属化孔

金属化孔:指顶层和底层之间的孔壁上用化学反应将一层薄铜镀在孔的内壁上,使得印制电路板的顶层和底层相互连接。

金属化孔又分为过孔(VIA)和焊盘(PAD),过孔用于两层线路之间的电气连接,焊盘则用于安装插装电子元件。过孔和焊盘虽然用途不同,其孔的成型却是相同的。过孔可以在表面覆盖阻焊达到绝缘的作用,也可以不使用阻焊后期在波峰焊时浸入焊锡增加过流能力,而焊盘则只能阻焊开窗。

区别:

金属化孔与非金属化孔的最大的区别在于过孔的内壁是否有铜。

一种情况是把安装孔处理成非金属化孔,则这个孔其实应该是绝缘的,所以这个安装孔本质是不接外壳的。也没有网络,所以这个孔不会接地。

第二种情况,是这个安装孔做成

这种PCB安装孔设计通常被称为 接地铁壳安装孔 接地焊盘

其核心设计是将安装孔通过多个过孔(围绕中心孔的小孔)与PCB的接地层(GND)相连,主要作用包括:

抑制电磁干扰(EMI)

:通过接地形成屏蔽,降低电路板对外辐射干扰,同时增强抗外界电磁干扰能力。

静电防护(ESD)

:为静电提供泄放路径,保护敏感元件免受静电损伤。

稳定接地参考

:为整板提供低阻抗的接地基准点,尤其在金属外壳安装时,可连接机箱地实现系统级接地。

该设计在金属外壳设备、高频电路、抗干扰要求高的场景中尤为关键。

金属化孔 vs 非金属化孔的优缺点1. 金属化孔(Plated Through Hole, PTH)

优点:

机械强度高

:孔壁镀铜后与 PCB 结合更紧密,螺丝固定时不易损坏 PCB 边缘。

电气连接能力

:通过金属化孔与接地层(GND)连接,可实现屏蔽、散热或与机箱接地互联。

散热性能

:铜层导热性更好,适合需要散热的安装场景。

缺点:

成本较高

:金属化孔需要额外的电镀工艺,增加制造成本。

潜在短路风险

:如果安装孔附近有其他信号层或电源层,金属化可能引入意外短路(需通过设计规则检查避免)。

高频干扰风险

:未良好接地的金属化孔可能成为天线,辐射或接收电磁噪声。

2. 非金属化孔(Non-Plated Through Hole, NPTH)

优点:

成本低

:无需电镀工艺,适合低成本设计。

无电气风险

:无金属化层,避免意外短路或接地环路问题。

加工简单

:钻孔后无需额外处理,尤其适合快速打样。

缺点:

机械强度低

:螺丝拧紧时易导致孔边缘分层或破损。

无法接地或散热

:非金属化孔无法与 PCB 接地层连接,失去 EMI 屏蔽和导热功能。

重点讨论在金属化的孔的场景下:

1、电路板的GND不连接安装孔,则安装孔仅仅与外壳连接,GND不在安装孔位置与金属外壳连接。

2、电路板的GND连接安装孔,则安装孔仅仅与外壳连接,GND会通过安装孔与金属外壳连接。

在这种情况下,还需要分析两种情况,一是金属外壳是否良好接地:

情况一、金属外壳良好接地。

情况二、金属外壳是悬空的(例如金属壳移动机器人)

使用机箱接地时,你可以通过在连接到机箱的接地部分放置一个空隙来避免接地回路,如下所示。电容的使用提供了一个交流接地点。对于需要使用墙壁电源并需要直接返回地面的电气设备来说,这是一种理想的情况。

消除接地回路天线

始终提供一个共同的接地点(要并联单点接地,不要串联地线)

无论是单层 PCB 还是多层 PCB ,都需要一个点来将所有接地点连接在一起。这可能是机箱上的金属框架或 PCB 上的专用接地层,你通常会听到将这个公共接地点称为星形接地。

始终提供一个共同的接地点

基于以上要求,其实我们的PCB应该避免出现串联单点接地。

如果我们本板通过电源和地线接到供电侧,则GND应该通过电源输入的地点单点接地。如果我们供电地线短接GND的同时,还通过安装孔和外壳接地,其实本质就是多点接地。并且我们一般场景下都是多个安装孔。

单点接地:单点接地策略是将所有接地点汇聚于一个共同的参考点。这种方法在低频电路中尤为有效,因为低频下导线的长度和寄生效应的影响较小。对于频率低于1MHz的电路,单点接地是理想的选择,因为它简化了布线并减少了接地回路的复杂性。

多点接地:与单点接地相对,多点接地策略将每个接地点直接连接到最近的接地平面,如设备的金属底板。这种方法在高频电路中更为常见,因为高频信号下,寄生电容和电感的影响变得显著。在频率超过10MHz的电路中,多点接地有助于减少这些寄生效应对信号完整性的干扰。

多点接地会有什么问题?

多点接地会形成多个闭合电流回路,当不同接地点存在电位差时(如交流电源地、数字地与模拟地的差异),地回路中会产生电流(典型值:μA~mA级),导致共模噪声。

多点接地路径的寄生电感(典型值:1nH/mm)在高频(如>100MHz)下形成阻抗,导致信号回流路径阻抗升高。

那么你是怎么考虑的呢?

PCB设计系列文章

【1】兴趣驱动热爱

【2】硬件工程师要不要自己画PCB

【3】PCB走线应该走多长?

【4】PCB走线应该走多宽?

【5】PCB的内电层

【6】过孔

【7】PCB能不能走锐角和直角?

【8】死铜是否要保留?(PCB孤岛)

【9】焊盘上是否可以打过孔?

【10】PCB材料、FR4到底是指什么材料?

【11】阻焊层,绿油为什么多是绿色

【12】钢网

【13】预布局

【14】PCB布局、布线 的要领

【15】跨分割走线

【16】信号的反射

【17】脏信号

【18】沉金、镀金、喷锡等表面处理工艺

【19】线距

【20】电容的摆放位置

【21】串扰

【22】PCB的飞针测试

【23】FPC概述及仿真

【24】为什么PCB变形弯曲?如何解决?

【25】一文搞懂“特征阻抗”

【26】PCB的叠层设计

【27】高速电路PCB回流路径

【28】PCB设计中电源处理与平面分割

【29】锯齿形的PCB走线——Tabbed routing

【30】PCB的介质损耗角是什么“∠”?

【31】PCB铜箔粗糙度对高速信号的影响

【32】晶振为什么不能放置在PCB边缘?

【33】什么是高速信号?

【34】什么是传输线

【35】预加重、去加重和均衡

【36】如何利用PCB散热

【37】PCB设计中的“stub”

【38】纠结:走线之间的GND保护地线要还是不要?

【39】PCB 覆铜

【40】进行 PCB 设计时应该遵循的规则

【41】PCB叠层设计中的“假八层”

【42】除了带状线、微带线,还有“共面波导”

【43】PCB焊盘设计工艺的相关参数

【44】PCB设计时,板边为什么要打地孔

【45】更容易散热的PCB:铝基板

【46】为什么要把参考平面掏空?

【47】晶振的PCB设计

【48】用EMC思想来设计DC/DC电源的PCB

【49】PCB拐弯,不一定是圆弧走线最好

【50】为什么要把过孔堵上“导电孔塞孔工艺”

【51】电源PCB布局布线要点

【52】PCB板上的Mark点

【53】用ADS仿真高速信号跨分割

【54】刚柔板(软硬结合板)

【55】数模混合的PCB设计

【56】PCB设计中电容的摆放

【57】PCB设计中过孔残桩的影响

【58】去耦电容在PCB设计中的布放与走线

【59】PCB设计checklist:结构

【60】PCB设计checklist:电源

【61】PCB设计checklist:布线

【62】PCB设计checklist:高速数字信号

【63】工艺边

【64】PCB设计:金手指

【65】PCB设计:差分线

【66】DDR4的PCB设计及仿真

【67】电路板设计中要考虑的PCB材料特性

【68】什么是好的“PDN”的PCB设计

【69】PCB详细布局、布线设计

【70】USB2.0 PCB布线

【71】反激式开关电源PCB设计要点

【72】PCB设计,焊盘与过孔工艺规范

【73】PCB哪些因素影响损耗

【74】PCB 过孔对散热的影响

【75】如何在PCB设计阶段规避焊接的问题

【76】为什么有时在PCB走线上串个电阻?有什么用?

【77】PCB爆板

【78】PCB设计不好造成的信号完整性问题

【79】PCB设计:绕等长

【80】电子产品的结构设计

【81】PCB的安规设计

【82】PCB的可生产性设计(DFM)

【83】PCB设计的EMC考虑

【84】高速数字电路PCB“接地”要点

【85】跨分割,信号能有多坏

【86】如何确保PCBA的质量--常用的14种测试方法

【87】DC/DC电源PCB设计中,一定要把这个点设计好

【88】铺铜的间距有什么要求?

【89】开关电源的输入电容的PCB设计技巧

【90】PCB设计抗干扰有哪些方法?

【91】PCB叠层设计

【92】为什么PCB线路板要把过孔堵上?

【93】在PCB生产过程中,是如何控制走线阻抗的?

【94】时域反射计(TDR):硬件工程师的秘密武器

【95】PCB 设计进阶:PCB热设计优化

【96】PCB布局与电源设计

【97】电源PCB设计要点及规范(系统化整理)

【98】PCIe的AC耦合电容靠近哪里放置?你是不是一直被误导了?

【99】PCB设计中的“脖子设计”neck design

【100】铜箔粗糙度——会有这么大影响么?

【101】画PCB时的强迫症

【102】为什么要用“十字形花焊盘”?

【103】FPC设计以及仿真

【104】HDMI信号间隔地线间隔,多少距离打地孔?

【105】华为PCB的EMC设计指南

【106】PCB就像乳沟挤挤都会有的:论PCB"空间管理"艺术

【107】为什么还没把AI应用在画PCB上?

【108】为什么BGA扇出时使用3mil,而后续走线加宽?

【109】为什么不要随便在高速线旁边铺铜?

【110】注意 PCB走线间距,比“串扰”危害更大的是“阻抗变化”

【111】硬十PCB设计规范

【112】金手指攻略:规格、工艺与信号优化秘籍

【113】蛇形走线,本身没有收益

【PCB_114】为什么是3W?

来源:硬件十万个为什么

相关推荐